李赛维，郭美茹，孙志强，周天，周孑民



树形管道与金属通道在石蜡相变蓄热优化中的应用

李赛维，郭美茹，孙志强，周天，周孑民

(中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙，410083)

为优化石蜡的蓄/放热速率等相变换热性能，设计具有多尺度结构的树形换热管，在降低流动阻力的同时提高石蜡内部温度的均匀性，通过实验研究树形换热管的入口水温和体积流量对石蜡蓄热性能的影响。通过在石蜡中埋置铜管/柱和不锈钢管/柱等高导热的金属通道，进一步增大有效传热，提高石蜡的蓄热性能。研究结果表明：石蜡的蓄热有效度与树形换热管的入口水温和体积流量成正相关，温度分布均匀度随傅里叶数的增加而逐渐降低并趋于平稳；在纯石蜡中埋置金属通道能有效改善石蜡的蓄热性能，在实验中埋置直径为16 mm的实心铜柱效果最明显，可使石蜡的蓄热有效度比纯石蜡提高23.0%，且内部温度分布也比纯石蜡更均匀。

石蜡；相变蓄热；优化；树形管道；金属通道

蓄热技术是解决热量供求时−空不匹配矛盾的有效手段。石蜡具有价格低廉、性质稳定、可逆性好等优点，是一种理想的中低温有机相变蓄热材料[1]，已广泛应用于余热利用、太阳能集热、可再生能源建筑等领域[2−3]。然而，石蜡的热导率较低(仅为0.2~0.5 W·m−1·K−1)，尚不能完全满足蓄热装置快速蓄/放热的要求，因而制约了其在相变蓄热系统中的应用。为了提高石蜡的蓄热性能，国内外学者开展了大量研究，如：CAO等[4]以TiO2为壳体封装材料制备石蜡微封装胶囊，采用差示扫描量热仪和热重量分析仪对热特性和热稳定性进行了研究；……